生态系统工程模型中

为一个生物模型方程(n = 1)有两个统一的解决方案描述裸露的土壤(b1 = 0, w = p / v, h = p / (af))和统一的植被(b1是一个非零常数)。此外,还有不一致的解决方案描述植被模式(Gilad et al . 2004;冯Hardenberg et al . 2001;Klausmeier 1999;Lefever和北卡罗来纳州1997;后基节et al . 2004;郎Okayasu和Aizawa 2001;Rietkerk et al . 2002, 2004;Shnerb et al . 2003;Valentin et al . 1999; Yizhaq et al. 2005). These pattern solutions vary from gaps in uniform coverage at high rainfall to vegetation stripes at intermediate rainfall to vegetation spots at低降雨量。在低降雨量政权有一个双稳态范围稳定斑点花样的解决方案与裸露土之土壤稳定共存的解决方案。这个范围内产生single-patch解决方案。我们开始学习生态系统工程使用这些解决方案。在整个工作工程定义为植物集中土壤水分的能力超出了水平与裸露的土壤。我们偶尔会使用积极的工程和消极的工程条款(琼斯et al . 1997年)区分水保工程水土浓度损耗相对于裸露的土壤中土壤水分的水平。

实际的水保生物质补丁及周边地区分布是由各种biomass-water反馈的相对优势。我们将主要关注这里的counter-effects渗透反馈(水保浓度)和吸收反馈(水保损耗)。这些反馈的力量控制的参数f和rj1,分别。

生态系统工程和弹性

我们可能期望植物的工程能力,水保的浓度,增加渗透变得更强,相对于吸收反馈的反馈。有价格系统为实现高工程?要回答这个问题,我们研究了水保生物量的空间分布的变量在不同的值f和rj1 (Gilad et al . 2004年)。图12.1中的结果进行了总结并指出存在的工程能力之间的权衡的植物及其弹性扰动;条件

12•植物群落生态系统工程237]i = 12 r]我= 2 r = 3.5)

Ol o

h——
y
h——
V	/

> \
>	V
e)	h——
1。- - - - - - - - - - - - -

图12.1空间配置文件的变量b1, w和h作为影响参数控制的主要积极biomass-water反馈,f(渗透反馈)和嗨(吸收的反馈)。配置文件是横截面的二维模型的方程(方程5 - 8)的解决方案。在所有面板,水平虚线表示水保水平裸露的土壤。强渗透反馈和弱吸收反馈(面板c)导致高水保浓度反映强烈的工程。强烈吸收水保损耗,没有工程反馈结果,无论infiltration-feedback强度(面板,d)。而物种特征是h1 = 2是最好的工程师强烈渗透条件下对比(c),它会导致较低的系统弹性;工程师以及生幼苗形成完全消失时,渗透对比强烈减少,例如,通过地壳移除面板(f)。物种有所增强吸收反馈(h1 = 3.5)仍然作为一个生态系统工程师(面板b),还存在干扰,减少渗透对比(e),从而保持系统的弹性。参数值v = Sw = 3.333, = 33.333, q = 0.05, Sh = 333.333, h = 3.5 g = 16.667, p1 = 0.95,和Sh) = 0.033, P = 75毫米/年。面板和d跨越水平范围的14米而其他板跨度3.5米。所有板的垂直距离是[0,1]kg / m2的生物量密度、和[0187]土壤- kg / m2水的密度。允许转载Gilad et al。(2004)。版权2007年由美国物理协会。

有利于生态系统工程,导致water-enriched补丁或隐居,意味着低韧性,和条件,支持高弹性意味着薄弱或没有工程。

如图12.1所示是b1的空间配置文件,w和h的一个补丁h1的值减少,生态系统工程师代表物种不同root-extension属性,和两个极端值值f = 0.1车型的高渗透在工程师的补丁和在裸露的土壤入渗率低,这可能造成生物结皮覆盖裸露的土壤。值f = 0.9模型高渗透无处不在。例如,这种情况下可能描述uncrusted沙质土壤。工程影响导致水保浓度仅出现在(1)低渗透在裸露的土壤,和(2)工程师物种root-extension有限的功能,h = 3.5或h1 = 2(面板如图12.1 b和c)。水保密度在一个工程师的补丁在这种情况下超过水保密度水平的裸露的土壤(虚线所示),从而为物种创造机会,需要这个额外的土壤水分在water-enriched补丁。

而弱吸收反馈提高了工程能力,减少生态系统的弹性工程师(和所有依赖物种)干扰。图12.1 f显示了一个工程师的反应物种最高的工程能力集中水(h1 = 2,图12.1摄氏度)强烈的干扰减少了渗透对比(f = 0.9)。我们继续指地壳去除,但其他干扰,降低渗透之下,裸露的土壤侵蚀等,将有类似的效果。工程师,因此它形式的小环境,完全消失,有两个原因:(1)地表水渗入同样无处不在,植物补丁不再有效地捕获水,和(2)工程师的根太短收集水从周围地区。

有弹性的生态系统工程师得到强有力的渗透反馈和适度吸收反馈(嗨= 3.5)如图12.1 e所示。删除的地壳(increasingf)破坏生幼苗(水保密度小于裸露土壤的价值),但工程师仍在继续。一旦地壳恢复生态系统工程师简历浓缩水和生幼苗恢复其能力。也感兴趣的评论,当吸收反馈太浓,植物持续但工程是负的(图12.1 a, d)。

生态系统工程沿环境梯度

空间水保分布由给定的生态系统工程师可以沿着环境梯度变化。图12.2显示了沿着降水梯度模型方程的解决方案。直线B显示了水保内容在裸露的土壤而行显示了最大

降水

w -
		- - - - - -
h

w -
\ 1	v /	V
2个

图12.2为一个生物模型的解决方案(a, b, c),显示从消极转变为积极的工程降水减少,模型和解决方案的两个生命形式(d, e),显示相应的从竞争过渡到便利。行B和年代的面板(一个)显示,分别水保密度在裸露的土壤和b1补丁沉淀的功能。高于(低于)p = pf b1补丁下的水分含量较低(高)比裸露的土壤,这意味着负(正)工程。面板中显示空间的bi, b2,在竞争范围和w p > pf (c, e)草本生物,b2,排除了木本生物,b1,便利化范围p < pf (b, d) b2 b1林冠下生长的地方。沉淀值p = 0.25(187.5毫米/年)b, d;p = 0.6(450毫米/年),c, e, pf = 0.5(378毫米/年)。其他参数值v = Sw = 1.667, = 16.667, q = 0.05, f = 0.1, Sh = 416.667,嗨= 3.5,h2 = 0.35, g = 2.083, g2 = 0.208, p1 = 0.95, p = y2 = 0.005,某人]= db2 = 0.167, s2 = 1, 12 = 10, m2 = 4.1。转载来自Gilad et al . 2006 b。

水密度在一个工程师的补丁。这两条线相交于p = pf从负面暗示交叉工程降水(p > pf)高,那里的水保b1补丁下密度低于裸露的土壤,积极的工程低降水(p < pf),水保密度下一个补丁超过裸露的土壤。图12.2 b、c展示空间的示例概要negativeengineering b1和w的范围(c)和positive-engineering范围(b)。注意线年代终止在一些低降水值。低于价值生态系统工程师(b1)不再存在干燥条件和灾难性的转变(雅伯et al . 2001年)裸露的土壤发生。

这个交叉模型提供了以下的机制。随着系统变得更加干旱,工程师的补丁区域变得越来越小,水吸收显著减少。渗透速率的降低补丁区域,然而,仅略有降低,因为它生物质依赖疲弱b1 > > q(见方程6)。结果给定区域的补丁干旱的环境陷阱几乎相同数量的地表水,但数量小得多的土壤水分消耗在那个地区由于个人在周边地区少,如图12.3所示,由于低生物量密度。结果是水保密度增加斑块的面积和更强的工程。两个因素阻止工程师耗尽土壤水分的增长:其承载能力(最大站生物量),这限制了当地的经济增长;和土壤水分的消耗附近的补丁,防止其扩张。我们假设这里的承载能力伍迪工程师代表因素限制自己的增长但不一定限制herbaceous-species增长。只有在这种情况下草本物种可以受益于介子的补丁伍迪工程师形式。

继续阅读:野生绵羊和猪在圣克鲁斯岛

这篇文章有用吗?

0 0